На службе производству - давление в десятки гигапаскалей и температуры, достигающие тысяч кельвинов.
Ученые долгие годы разрабатывают различные методы производства искусственных алмазов. Новый метод, предложенный группой исследователей из Токийского университета, обладает неожиданными преимуществами, пишет SciTechDaily.
Ученые в ходе исследования обнаружили, что подготовив образцы определенным образом перед воздействием на них электронным пучком, их процесс не только способствует образованию алмазов, но и защищает органические материалы от повреждений, которые обычно вызывают такие пучки. Этот прорыв может открыть путь к более совершенным методам визуализации и анализа.
Отмечается, что обычно методы создания алмазов основаны на преобразовании источников углерода в экстремальных физических условиях. К ним относятся давление в десятки гигапаскалей и температуры, достигающие тысяч кельвинов.
Еще один подход включает в себя химическое осаждение из паровой фазы. Этот метод приводит к тому, что алмаз создается фактически нестабильным.
Профессор Эйити Накамура и его коллеги из химического факультета Токийского университета применили стратегию низкого давления, которая использует тщательно контролируемое электронное облучение, применяемое к молекуле углеродной клетки, известной как адамантан (C10H16). Ученые отслеживали ионизацию твердого адамантана под воздействием электронов с атомным разрешением с помощью аналитической и визуализационной техники, называемой просвечивающей электронной микроскопией. Во время этого процесса субмикрокристаллы облучаются при 80-200 килоэлектронвольтах при 100-296 кельвинах в вакууме в течение десятков секунд.
В результате этого процесса при длительном облучении ученым удалось создать наноалмазы без дефектов с кубической кристаллической структурой, сопровождавшиеся выбросами водорода, диаметром до 10 нанометров. Исследователи также протестировали другие углеводороды, которые не смогли сформировать наноалмазы.
В издании объяснили, что адамантан является особенно перспективным, так он имеет структурное сходство с алмазом. Они имеют тетраэдрическую симметричную углеродную структуру с атомами, расположенными в одинаковой пространственной конфигурации.
В издании подчеркнули, что успех зависит от точного удаления C–H-связей адамантана. Это позволяет образоваться новым C–C-связям, в то время как отдельные строительные блоки собираются в трехмерную алмазную решетку.
В издании резюмировали, что новое исследование ученых открывает новую парадигму для понимания и контроля химии в области электронной литографии, инженерии поверхностей и электронной микроскопии. Анализ преобразования наноалмазов подтверждает давние представления о том, что образование алмазов в внеземных метеоритах и ураносодержащих углеродистых осадочных породах может быть вызвано облучением высокоэнергетическими частицами.
Где можно искать алмазы и забирать их себе
Ранее в Daily Galaxy рассказали о государственном парке "Кратер алмазов" в американском штате Арканзас. Это единственное место на Земле, где можно искать алмазы и забирать их.
По данным Геологической службы Арканзаса, с момента случайного открытия этого места в 1906 году здесь было найдено более 75 000 алмазов. Сейчас это вспаханное поле площадью почти 15 гектаров, которое привлекает посетителей со всего мира.
Отмечается, что в среднем каждый день в "Кратере алмазов" находят по несколько драгоценных камней. Некоторые из них достаточно большие для огранки и дальнейшего изготовления ювелирных украшений.
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/-Sg1vSG_G1o?si=eMoxHZkZocfJbOA3" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe>
